利用单片段代换系的测交群体定位玉米籽粒性状杂种优势位点

【目的】粒型性状是玉米百粒重的重要组成部分,并具有较强的杂种优势,鉴定玉米粒型性状的杂种优势位点,可以为粒型性状关键杂种优势位点的克隆与分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】利用一套中国优良自交系lx9801背景的昌7-2单片段代换系为基础材料,与自交系T7296测交构建包含184个测交种的群体。2013年,在河南浚县和长葛两点对测交群体、单片段代换系群体等材料进行了田间鉴定,完全随机区组设计,3个重复,成熟后连续收获10株对粒长、粒宽、粒厚和百粒重进行考种。利用方差分析和t测验比较每个SSSL×T7296测验种单个性状与对照种T7296×lx9801的显著性差异,对玉米粒型性状的杂种优势位点进行定位。【结果】单片段代换系的两个亲本在粒型性状上表现出明显的差异,昌7-2的粒长和百粒重高于lx9801,而粒厚低于lx9801。测交群体4个籽粒性状均表现出一定的杂种优势,粒长的平均中亲优势在长葛和浚县点分别为19.32%和15.30%,粒宽的中亲优势分别为10.86%和10.07%,粒厚的中亲优势分别为6.23%和4.78%,百粒重的中亲优势分别为20.97%和25.09%。相关分析结果表明,粒长与粒宽、百粒重呈显著正相关,粒宽和粒厚与百粒重也呈显著的正相关,粒宽与粒厚呈负相关关系。在2个环境中定位了13个粒长的杂种优势位点,其中1杂种优势位点同时被检测到。粒宽定位到14个杂种优势位点,在长葛点和浚县点分别检测到1个主效的杂种优势位点。粒厚检测到25个杂种优势位点,在第2、3、7和9染色体上分别定位到1个共同的杂种优势位点。百粒重在2种环境中共检测到24个杂种优势位点,有6个杂种优势位点同时被检测到,其中在第1染色体上检测到2个共同的杂种优势位点hKW1a和 hKW1b;在第7染色体上检测一个主效的杂种优势位点hKW7a,在长葛点和浚县的贡献分别为20.12%和11.03%;位于第8染色体的杂种优势位点hKW8b在2种环境中的贡献率分别为18.64%和8.76%。【结论】玉米粒型性状的杂种优势表现依次为粒长＞粒宽＞粒厚,在2种环境中共检测到75个杂种优势位点,其中11个杂种优势位点被同时检测到。由于粒长与脱籽率显著相关,而且在育种过程中难以对籽粒性状的杂种优势进行预测,因此在育种过程中可以通过分子标记对粒长的杂种优势进行选择,从而选育出脱籽率高的优良玉米杂交种。     

利用大刍草渗入系群体定位玉米株高和穗位高QTL

利用玉米自交系W22与大刍草杂交衍生得到的包含866个家系的渗入系群体,结合均匀覆盖玉米全基因组的19 838个SNP分子标记,采用R/qtl的多QTL模型对玉米株高和穗位高进行高精度的QTL定位分析。结果表明:玉米株高和穗位高存在广泛的遗传变异,属于典型的数量性状,由微效多基因控制;共检测到4个控制株高的QTL,分别位于第1、5和8染色体上,单个株高QTL表型贡献率变幅为2.33%～4.85%,加性效应的变幅为2.33～6.01cm;共检测到10个控制穗位高的QTL,分别位于第1、2、3、5、6、7和8染色体上,单个穗位高QTL表型贡献率的变幅为1.77%～6.15%,加性效应的变幅为1.75～6.25 cm。     

玉米株高和穗位高的QTL定位

利用以玉米自交系T319与9406为亲本构建的242个重组自交系(F8),对玉米株高和穗位高进行QTL(数量性状基因座位)分析,在第1、2、3、5、7、10染色体定位到6个株高QTL,位于umc2228与bnlg2295、bnlg1609与bnlg1350、bnlg210与umc1045,可解释表型变异率12.13%、13.00%、11.58%,为株高主效QTL;在第1、10染色体上检测到2个穗位高主效QTL,位于umc2228-bnlg2295、bnlg210与umc1045,可解释表型变异率10.73%、16.92%。位于umc2228-bnlg2295、bnlg210-umc1045的区域为株高和穗位高的一致主效QTL区间,这些位点的标记可进行株高和穗位高的株型改良分子标记辅助选择。     

玉米株高和穗位高的QTL定位

为了鉴定株高、穗位高QTL的主效位点,利用高密度的SNP(单核苷酸多态性)连锁图谱和包含共同亲本的2个BC_2F_5群体,采用完备区间作图法对2个环境下的玉米株高和穗位高QTL进行分析。结果表明,BC_2F_5群体株高和穗位高存在广泛的变异;株高和穗位高性状受基因控制,同时受环境、基因型×环境互作的影响。在2个BC_2F_5群体中共检测到6个株高QTL和7个穗位高QTL,表型贡献率为8.36%～33.28%。影响株高、穗位高的主效QTLqPH2-2、qEH2-5均位于第2染色体Bin2.03～2.04区,表型贡献率分别为29.55%、31.86%。     

多环境下玉米株高和穗位高的QTL定位

【目的】通过对玉米株高和穗位高进行多环境的QTL分析,寻找能够稳定表达的株高和穗位高主效QTL,以为玉米理想株型的分子育种提供理论依据。【方法】以优良玉米自交系许178×K12衍生的150个F7代重组自交系（recombinant inbred lines,RILs）群体为试验材料。首先,从MaizeGDB中选取495个SSR标记进行亲本间多态性筛选,利用具有多态性的标记进行群体基因型分析,使用MapMaker V3.0软件划分标记的连锁群并构建遗传连锁图谱。其次,采用IciMapping V4.0软件的完备区间作图法（inclusive composite interval mapping,ICIM）进行2年3点（陕西榆林、陕西杨凌、辽宁葫芦岛,2014-2015年）表型值及育种值的株高和穗位高QTL分析。最后,对株高和穗位高进行条件QTL分析,对照非条件QTL分析的结果,探讨株高和穗位高在QTL水平上的遗传关系。【结果】构建的遗传连锁图谱共包含191个SSR标记,图谱全长2 069.1 cM,平均图距10.8 cM。6种环境和育种值中,共检测到10个株高QTL和8个穗位高QTL,分布于第1、3、4、5、6、7、8和10染色体上,LOD介于3.25-8.36,加性效应值介于-6.41-8.70,单个QTL贡献率在6.96%-27.41%。这些QTL中有6个能在3种及以上环境中被检测到,且贡献率大于10.00%,是控制株高和穗位高的主效QTL。位于染色体Bin5.01/5.02区域同一位置的2个QTL在6种环境中被检测到,LOD介于3.25-6.48,加性效应值介于4.05-8.70。位于染色体Bin3.03/3.04区域同一位置的2个QTL在5种环境中被检测到,LOD介于4.71-8.36,加性效应值介于4.93-6.36。位于染色体Bin6.02区域同一位置的2个QTL在3种环境中被检测到,LOD介于3.52-5.21,加性效应值介于4.38-8.16。它们的增效等位基因均来自母本许178。条件QTL分析和非条件QTL分析的结果表明,这3个染色体区域的6个QTL是3个同时控制株高和穗位高的一因多效位点。【结论】玉米株高和穗位高的遗传受环境影响较大,大部分QTL只能在1种或2种环境中被检测到,3个主效QTL可以在3种及以上环境中被检测到,能够稳定地遗传,且贡献率高,有望在分子育种上得到应用。     

基于双单倍体群体的玉米株高和穗位高QTL分析

为了进一步探明玉米株高和穗位高的遗传基础,利用郑单958为基础材料构建的包含161个双单倍体(Doubled haploid,DH)的群体,分别在长葛、淇县进行田间试验,采用复合区间作图法对植株性状进行数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)分析。分别检测到7,11和6个株高、穗位高以及穗位系数(穗位高/株高)QTLs,贡献率变幅分别为6.77%~21.31%,5.09%~17.12%和6.89%~17.78%,其中qph-3-3,qph-2-10,qeh-5-9以及qeh/qph-3-1为主效QTLs;株高和穗位高有4对共同标记区间的QTLs,穗位系数与穗位高有3对共同标记区间的QTLs,一定程度上揭示了株高和穗位高的遗传相关性;株高和穗位高的广义遗传力高达88.52%和93.78%,表明株高和穗位高遗传稳定性强,受环境影响较小,是早代选择的重要株型指标。     

调控玉米株高和穗位高候选基因Zmdle1的定位

【目的】株高是玉米株型育种的重要目标性状之一,不仅与玉米籽粒的机械化收获及抗倒伏相关,也与玉米产量密切相关。因此,挖掘玉米株高 QTL/基因并解析其功能具有重要的理论和育种价值,定位一个新的玉米矮秆基因 ZmDLE1,阐明其生物学功能,为加速改良玉米的株型提供重要的理论依据和基因资源。【方法】利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)诱变甘肃省农业科学院作物研究所自育玉米骨干自交系 LY8405,M₂后代分离获得一个单基因调控隐性遗传的玉米矮秆低穗位突变体,M₃、M₄后代能稳定遗传,命名为 dwarf and low ear mutant1(Zmdle1),通过与 Mo17 杂交构建 F₂分离群体,借助极端性状混池测序分析法(BSA-seq)及目标区段重组交换鉴定的方法,基于 Mo17 参考基因组对目标区段内的基因进行挖掘和功能注释,定位候选基因。【结果】开展了 Zmdle1 表型鉴定,突变体 Zmdle1 苗期表型与对照 LY8405 无显著性差异,成熟期植株株高和穗位高较 LY8405 分别降低 87...     

利用单片段代换系定位水稻抽穗期QTL

 抽穗期是水稻品种的重要农艺性状之一，对抽穗期QTL进行定位并研究其遗传效应在水稻育种中是至关重要的。本研究利用以6个水稻品种为供体的52个单片段代换系为试验材料，通过t测验比较单片段代换系与受体亲本华粳籼74之间抽穗期的差异，对代换片段上的抽穗期QTL进行了鉴定。以P≤0.001为阈值共鉴定出20个抽穗期QTL，这些QTL分布于水稻的10条染色体。QTL加性效应值为-5.9～1.1，加性效应百分率为-7.4%～1.4%。有8个QTL被定位在小于10.0 cM的区段内。利用1个单片段代换系与华粳籼74杂交发展的F2群体对qHD-3-1进行了定位。在作图群体中，早抽穗和迟抽穗植株数符合3:1的分离比，早抽穗表现为显性。利用微卫星标记将qHD-3-1定位于3号染色体短臂，PSM304和RM569分别位于其两侧，遗传距离分别为2.4 cM和5.1 cM。     

利用单片段代换系定位水稻粒形QTL

 【目的】水稻谷粒形状（粒长、粒宽和长宽比）是衡量稻米外观品质的重要指标之一，为更好地开展粒形分子育种，对水稻粒形QTL进行分子定位。【方法】以单片段代换系（SSSL）为材料构建分离群体，利用微卫星标记对控制水稻谷粒长和谷粒宽的2个粒形QTL进行分子定位。【结果】粒宽QTL Gw-8被定位于第8染色体长臂末端微卫星标记RM502与RM447之间, 遗传距离均为0.3 cM。在此基础上构建了覆盖Gw-8的物理图谱，RM502与RM447位于同一克隆AP005529，两者之间的物理距离为55.0 kb。粒长QTL gl-3被定位于第3染色体着丝粒附近的微卫星标记RM6146和PSM377之间，遗传距离分别为1.5 cM和11.0 cM。【结论】利用单片段代换系能准确地定位水稻粒形QTL，这两个粒形QTL的定位为其克隆及稻米外观品质的分子育种奠定了基础。     

玉米株高和穗位遗传模型测验

采用增广ＮＣⅡ设计,对玉米株高、穗位进行了遗传模型测验。结果表明：玉米株高不符合加性－－显性模型,存在有显著显性效应和上位性效应,穗位符合加性－－显性产效、减效等位基因频率在雌、雄间的分配,株高差异显著,但穗位无明显差异。株高的遗传为超显性遗传。穗位的遗传为部分显性,隐性为增效基因。     

利用三重测交群体解析玉米穗部性状杂种优势遗传学基础

玉米穗部性状与产量密切相关,剖析控制穗部性状杂种优势数量性状位点(QTL)有助于加深杂种优势作用机制的理解,为杂种优势的应用提供理论指导。本研究根据三重测交交配设计方法组配了121个测交后代的三重测交(TTC)群体,并利用完备区间作图法(ICIM)对穗部性状杂种优势进行了QTL分析。经检测,共发现13个主效QTLs。其中,穗长检测到2个QTL,穗粗检测到4个QTL,穗行数检测到1个QTL,行粒数检测到2个QTL,百粒质量检测到4个QTL。这些QTL分别分布于第1、第2、第3、第4、第5和第10染色体上。QTL位点作用模式分析结果表明,超显性位点最多(10个),加性位点最少(2个),单位点可解释8.2%~23.3%的表型变异。对QTL位点上位性互作进一步剖分发现,穗粗、穗行数和百粒质量性状中存在9对不同位点的上位性互作,单位点可解释20.4%~35.3%的表型变异。研究结果表明,加性、显性及两位点上位性互作是玉米穗部性状杂种优势形成的主要遗传学基础。     

玉米穗粗杂种优势位点的初步定位

以玉米自交系C7-2为供体、lx9801为受体所构建的一批含有杂种优势位点的单片段代换系10su076-3为材料,利用供体染色体片段(C7-2)两端的纯合分子标记对单片段代换系与轮回亲本lx9801构建的BC_7F_2分离群体的单粒胚乳进行分析,筛选含有穗粗杂种优势位点的交换单株,主要目的是对控制穗粗杂种优势的位点进行定位。通过对不同交换单株与自交系郑58的杂交组合、对照杂交种鲁单9002的穗粗表型进行鉴定,最终将控制穗粗杂种优势位点定位在2号染色体上2.04 bin。     

水稻单片段代换系群体的构建

为构建研究水稻数量性状遗传机制的材料平台,同时对优良水稻品种华粳籼74进行进一步遗传改良,以华粳籼74为受体,以来源广泛的11个水稻品种为供体,通过高代回交和SSR标记辅助选择相结合的方法,构建了水稻的一个单片段代换系群体。该群体由59个单片段代换系组成,每个单片段代换系只含有来自一个供体的一个染色体代换片段,而遗传背景与华粳籼74相同。这些单片段代换系的代换片段分布在除12号染色体之外的其他11条染色体上,59个代换片段的长度在0.4~58.5cM,大多数代换片段的长度为0.4~30cM。     

利用染色体单片段代换系定位水稻结实率QTL

结实率是评价水稻品种应用价值的重要农艺性状之一,是产量重要的构成因素,易受到高温、低温、干旱等环境因素的影响,对结实率QTL进行定位并研究其遗传效益在水稻育种中至关重要,为进一步精细定位及克隆相应QTL和开展水稻结实率分子育种奠定基础。以籼稻品种扬稻6号为受体、粳稻品种日本晴为供体构建的一套染色体片段代换系为材料,利用多元回归分析方法,结合Bin图谱,对代换系上的结实率QTL进行鉴定,结果表明,在水培条件下共定位14个控制水稻结实率性状的QTL,分别位于3~11染色体上,其中,2010年定位2个,2011年定位5个,2012年定位7个;贡献率大于20%的QTL共有9个,分别是q SSR5.1、q SSR7.1、q SSR9.1、q SSR11.1、q SSR3.2、q SSR3.3、q SSR4.1、q SSR8.2和q SSR9.2WTBZ〗,其中,贡献率最大的QTL为q SSR5.1,贡献率为49.76%,被定位在第5染色体上731 482 bp区间内。     

利用染色体单片段代换系定位水稻粒重QTL

粒重是决定水稻产量的三要素之一,是由多基因控制的数量性状。本研究以广陆矮4号为受体,日本晴为供体的119个染色体单片段代换系群体为试验材料,利用 SPSS软件分析了粒重与粒形性状之间的相关性,通过单因素方差分析和 Dunnett’s多重比较,测验单片段代换系与受体亲本广陆矮4号之间粒重的差异,以2年都能检测到的显著差异位点作为稳定表达的 QTL。结果表明：千粒重与粒长、长宽比呈极显著正相关,与粒宽、粒厚相关性不显著;以 P≤0.001为阈值,2年都能检测到的千粒重相关 QTL 19个,分布在除第10、12染色体以外的10条染色体上。其中,10个QTL的加性效应表现为增效作用,其加性效应值的变化范围为0.49~2.74 g,加性效应百分率的变化范围为2.00%~11.05%;9个 QTL加性效应表现为减效,加性效应值的变化范围为0.60~2.35 g,加性效应百分率的变化范围为2.40%~9.48%。这些QTL的鉴定,为进一步精细定位或克隆相应 QTL奠定了基础。     

基于单片段代换系群体的玉米开花期性状QTL分析

以骨干自交系许178背景的综3染色体单片段代换系为基础材料,利用105个SSSLs群体通过在浚县、许昌的田间试验,共鉴定出47个控制玉米开花期相关性状的QTL,包括散粉期的QTL 14个,吐丝期的QTL 16个,ASI的QTL 17个,其中,1个散粉期的QTL、2个吐丝天数的QTL和4个ASI的QTL在2种环境下被重复检测到.     

利用染色体单片段代换系定位水稻低温发芽率QTL

以85个籼稻品种广陆矮4号为受体亲本、粳稻品种日本晴为供体亲本的染色体单片段代换系为研究材料,利用SPSS软件对水稻低温发芽率QTL进行鉴定和遗传效应分析。结果表明:以P≤0.000 1为阈值共检测到20个低温发芽率QTL,分布在除第4、7、8和10染色体的其余8条染色体上;其加性效应均表现为增效作用,加性效应值的变化范围为9.00%~26.00%,加性效应百分率的变化范围为26.47%~76.47%;运用代换作图法对其中11个低温发芽率QTL进行初步定位。     

利用单片段代换系检测玉米花期相关性状QTL

利用184个纯合的以Lx 9801为遗传背景的昌7-2染色体单片段代换系群体,通过一年两点的田间试验,对玉米开花期相关性状进行了QTL分析。利用显著性检测的方法在浚县、长葛两试验点共检测到51个玉米花期相关性状的QTL,包括16个吐丝期QTL、15个散粉期QTL和20个散粉-吐丝间期QTL,其中在2个环境中重复检测到4个吐丝期QTL、2个散粉期QTL和2个散粉-吐丝间期QTL。     

水稻单片段代换系群体的构建及研究进展

 单片段代换系是进行基因分析特别是QTL分析的理想材料。建立单片段代换系,不仅可以挖掘和利用新的基因资源,大大提高QTL定位的准确性和精确性,而且使基因鉴定、基因定位、分子标记辅助选择和育种这些不连续的环节紧密联系在一起,还可以实现植物分子育种从个别基因利用到基因组的综合开发利用的跨越式发展,同时为基因聚合育种工程积累丰富的基因资源。鉴于其在水稻研究中的重要意义及其在育种中的广泛应用,本文综述了水稻单片段代换系的构建和应用现状,提出应进一步扩大单片段代换系的构建规模,充分挖掘其作为育种材料的潜在应用价值。     

高油玉米突变体穗位高与株高的QTL定位

以EMS诱变获得的高油玉米(Zea mays L.)突变体ce03005为材料,对植株的穗位高和株高进行了遗传分析.通过随机区组试验设计,分析玉米167个BC1S1家系的穗位高和株高的变化.利用101对共显性引物构图,构图长度为1611.7cM,标记间平均距离为15.9 cM.用复合区间作图法进行数量性状位点(QTL)分析,共检测到3个控制稳位高的主效QTL和1个微效QTL,分别位于1号和2号染色体上,单个控制穗位高QTL的贡献率变幅为4.42％～15.42％;检测到2个控制株高的主效QTL和1个微效QTL,分别位于1号和4号染色体上,单个控制株高QTL的贡献率变幅为7.89％～12.53％.